KR20230127667A - 레이더를 이용한 속도 추정 방법 및 장치 - Google Patents

레이더를 이용한 속도 추정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

레이더를 이용한 속도 추정 방법 및 장치를 개시한다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 레이더를 이용하여 목표 객체의 속도를 추정하는 방법으로서, 레이더 계측정보를 이용하여 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성하는 과정; 복수의 상기 속도맵의 인덱스의 조합들 간의 순서가 기 정의된 리스트를 호출하는 과정; 상기 리스트에 포함된 어느 하나의 조합(이하 '제1 조합')에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교함으로써, 상기 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차 이내인지 여부를 판단하는 과정; 및 상기 배열요소들 간의 차이가 상기 허용오차 이내인 경우, 상기 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 상기 목표 객체의 속도를 추정하는 과정을 포함하는 속도 추정방법을 제공한다.

Description

레이더를 이용한 속도 추정 방법 및 장치{Method and Apparatus for Estimating Speed Using RADAR}
본 개시는 레이더를 이용한 속도 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
최근 자동긴급제동(AEB: Autonomous Emergency Braking), 자동순항제어(SCC: Smart Cruise Control), 주차보조(parking assist), 자동주차(automated parking), 자율발레주차(autonomous valet parking) 등 운전자를 위한 안전 및 편의 기능이 늘어나면서 차량 주변 상황을 파악하기 위한 센서의 개발이 활발해지고 있다. 차량에 부착되는 센서로는 이미지 센서(image sensor), 라이다(lidar), 레이더(radar) 및 초음파 센서(ultrasonic sensor) 등이 있다.
이러한 센서들 중 레이더를 이용하여 목표 객체의 상대 속도를 추정하기 위해서는, 여러 개의 속도 값을 비교하는 반복문이 수행되어야 한다. 일반적으로, 반복문은 모든 경우의 수에 대해 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 수행되기 때문에 불필요한 연산으로 소모되는 시간이 발생하게 된다는 문제점이 있다.
일 실시예에 따르면, 실제 데이터가 분포되어 있는 경우의 수를 반영하여, 발생 빈도가 높은 비교 연산을 먼저 수행하고, 불필요한 비교 연산을 수행하지 않음으로써 연산의 효율성을 증대시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 레이더를 이용하여 목표 객체의 속도를 추정하는 방법으로서, 레이더 계측정보를 이용하여 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성하는 과정; 복수의 상기 속도맵의 인덱스의 조합들 간의 순서가 기 정의된 리스트를 호출하는 과정; 상기 리스트에 포함된 어느 하나의 조합(이하 '제1 조합')에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교함으로써, 상기 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차 이내인지 여부를 판단하는 과정; 및 상기 배열요소들 간의 차이가 상기 허용오차 이내인 경우, 상기 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 상기 목표 객체의 속도를 추정하는 과정을 포함하는 속도 추정방법을 제공한다.
본 개시의 다른 측면에 의하면, 레이더를 이용하여 목표 객체의 속도를 추정하는 장치로서, 레이더 계측정보를 이용하여 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성하는 속도맵 생성부; 및 복수의 상기 속도맵의 인덱스의 조합들 간의 순서가 기 정의된 리스트를 호출하고, 상기 리스트에 포함된 어느 하나의 조합(이하 '제1 조합')에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교함으로써, 상기 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차 이내인지 여부를 판단하고, 상기 배열요소들 간의 차이가 상기 허용오차 이내인 경우, 상기 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 상기 목표 객체의 속도를 추정하는 추정부를 포함하는 속도 추정장치를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 복수의 비교 연산 중에서 발생 빈도가 높은 비교 연산을 먼저 수행하고, 불필요한 비교 연산을 수행하지 않음으로써 연산의 효율성을 증대시킬 수 있다는 효과가 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 불필요한 비교 연산에 의해 소모되는 시간을 줄여 생산성을 높이고, 절약된 시간을 더 의미있는 자원으로 활용할 수 있다.
본 개시의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 순서 결정장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 순서 결정방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 순서 결정장치를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 1에 도시되듯이, 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정 시스템(10)은 차량(100) 및 순서 결정장치(120)를 전부 또는 일부 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 속도 추정 시스템(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예컨대, 도 1에서는 순서 결정장치(120)를 독립된 구성으로 도시하고 있으나, 본 개시의 다른 실시예에서는 순서 결정장치(120)의 기능이 차량(100)에 의해 수행될 수 있다.
차량(100)은 레이더(102) 및 속도 추정장치(104)를 전부 또는 일부 포함할 수 있다.
레이더(102)는 차량의 전방, 후방 및 측방 중 어느 한 방향 이상을 지향하도록 배치될 수 있다. 레이더(102)는 차량의 전방, 후방 및 측방 중 적어도 하나의 방향으로 레이더 신호를 송신하고, 목표 객체에 의해 반사된 반사신호를 수신할 수 있다.
레이더(102)는 송수신한 레이더 신호로부터 레이더 계측정보를 생성하여, 속도 추정장치(104)에게 전달할 수 있다. 여기서, 레이더 계측정보는, 하나 이상의 레이더 신호의 물리량, 하나 이상의 반사 신호의 물리량, 해당 물리량들을 기초로 계측된 목표 객체의 위치, 속도, 및 분명한 최대속도(maximum unambiguous velocity) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 레이더(102)는 프레임 단위로 레이더 계측정보를 생성하여, 속도 추정장치(104)에게 전달할 수 있다. 여기서, 프레임은 레이더(102)가 하나 이상의 레이더 신호를 송신 및/또는 수신하는 시간의 단위를 의미할 수 있다.
한편, 레이더(102)가 레이더 계측정보를 생성하는 방법은 해당 분야에서 일반적이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는, 레이더(102)가 계측한 속도와, 이를 기초로 속도 추정장치(104)가 산출하는 속도들 및 최종적으로 추정한 속도를 구별하기 위해, 레이더(102)가 계측한 속도를 기준속도라 지칭한다.
속도 추정장치(104)는 레이더(102)로부터 수신한 레이더 계측정보를 이용하여, 목표 객체의 상대속도를 추정할 수 있다. 속도 추정장치(104)는 복수의 프레임들 각각에 대한 복수의 속도 값들을 산출하고, 복수의 속도 값들을 일정한 순서로 비교하여 목표 객체의 속도를 추정할 수 있다.
도 2에 도시되듯이, 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정장치(104)는 필터링부(200), 속도맵 생성부(210) 및 추정부(220)를 전부 또는 일부 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 속도 추정장치(104)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 속도 추정장치(104)의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 하나 이상의 프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
필터링부(200)는 레이더 계측정보에 포함된 위치정보에 기초하여, 연속하는 복수의 프레임에 대한 목표 객체의 속도 추정 여부를 결정할 수 있다.
필터링부(200)는 레이더 계측정보를 이용하여, 속도 추정을 수행할 프레임을 선별할 수 있다.
예컨대, 필터링부(200)는 연속하는 3개의 프레임에서 계측된 목표 객체의 위치정보 간 거리가 기설정된 거리 이내인 경우에만 해당 프레임들을 속도 추정을 수행할 프레임으로 선별할 수 있다. 예컨대, 기설정된 반경은 6 m일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 구현예에 따라 달라질 수 있다. 이를 위해, 필터링부(200)는 연속하는 3개의 프레임에 대한 레이더 계측정보를 이용하여, 각 프레임에서의 목표 객체의 위치 값(예컨대, X 좌표 및 Y 좌표)를 획득하고, 해당 위치 값들 사이의 거리가 기설정된 반경 이내인지를 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따르면 기설정된 반경 내에 3개의 속도 값이 존재하는 경우에만 비교 연산을 수행함으로써, 연산량을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
속도맵 생성부(210)는 각 프레임의 레이더 계측정보를 이용하여, 속도맵을 생성할 수 있다.
각 프레임의 속도맵은 하나 이상의 배열요소(array element)로 구성될 수 있다. 배열요소의 수가 많아질수록 비교 연산의 수가 증가하므로, 본 개시에서는 배열요소의 수를 5개로 한정하였다.
N 번째 프레임의 속도맵을 구성하는 각 배열요소는 표 1과 같이 표현될 수 있다.
인덱스 배열요소
1 VN1 = 기준속도
2 VN2 = 기준속도 - 0.5*분명한 최대속도
3 VN3 = 기준속도 - 1.0*분명한 최대속도
4 VN4 = 기준속도 - 1.5*분명한 최대속도
5 VN5 = 기준속도 - 2.0*분명한 최대속도
표 1에 나타난 바와 같이, 속도맵을 구성하는 각 배열요소는, 기준속도와 분명한 최대속도 간의 가중치 합(weighted sum)에 의하여 산출될 수 있다.
후술할 빈도 분석을 통해, 분명한 최대속도에 곱해지는 계수가 음의 값인 배열요소와 양의 값인 배열요소의 발생 빈도가 비대칭적이며, 해당 계수가 양의 값인 배열요소는 불필요함을 확인하였다. 이에 따라, 본 개시에서는 분명한 최대속도에 곱해지는 각 배열요소에서 분명한 최대속도에 곱해지는 계수가 0 이하의 값을 가지도록 제한하였다. 나아가, 실제 물리적으로 실현 불가능한 상황을 제거함으로써 연산 속도를 더욱 향상하기 위해, 본 개시에서는 분명한 최대속도에 곱해지는 계수의 절댓값이 2 이하가 되도록 제한하였다. 분명한 최대속도가 30 m/s라 가정하면, 분명한 최대속도에 2를 곱한 값은 60 m/s, 즉 216 km/h로 실제 물리적으로 실현 가능한 상황을 표현하기에 충분히 큰 값이다.
한편, 속도맵을 구성하는 배열요소의 수 및/또는 각 배열요소에서 분명한 최대속도에 곱해지는 계수 값은 구현예에 달라질 수 있다.
추정부(220)는 복수의 속도맵을 비교하여, 목표 객체의 상대속도를 추정할 수 있다. 예컨대, 추정부(220)는 시간의 흐름상 연속하는 N 번째(N은 자연수) 프레임 내지 (N+2) 번째 프레임의 속도맵을 상호 비교할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 N 번째 프레임의 속도맵을 제1 속도맵, (N+1) 번째 프레임의 속도맵을 제2 속도맵, (N+2) 번째 프레임의 속도맵을 제3 속도맵이라 지칭한다. 한편, 비교 대상이 되는 속도맵의 수는 구현예에 달라질 수 있으며, 본 개시에서는 정확도와 비교 연산의 수행시간을 고려하여 3개로 제한하였다.
추정부(220)는 복수의 속도맵의 인덱스의 조합들 간의 순서가 기 정의된 리스트를 호출하고, 리스트에 포함된 어느 하나의 조합 {i, j, k}에 대응하는 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교할 수 있다. 즉, 추정부(220)는 제1 속도맵의 i번째 배열요소(V1i), 제2 속도맵의 j번째 배열요소(V2j) 및 제3 속도맵의 k번째 배열요소(V3k)를 비교할 수 있다. 여기서, 리스트에 포함된 인덱스의 조합들 간의 순서는 기 저장된 계측정보 데이터 셋으로부터 각각의 인덱스의 조합에 대한 발생빈도를 분석하여 결정된 것일 수 있다.
추정부(220)는 복수의 속도맵의 배열요소들 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 되는지에 기초하여, 목표 객체의 상대속도를 추정할 수 있다. 여기서 허용오차는 각 배열요소들의 속도 값이 얼마나 유사할 때 최종 추정속도로 인정할지를 결정하는 요소이다. 예컨대, 허용오차는 0.5 m/s로 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 추정부(220)는 제1 속도맵의 i번째 배열요소(V1i)와 제3 속도맵의 k번째 배열요소(V3k) 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하이고, 제1 속도맵의 i번째 배열요소(V1i)와 제2 속도맵의 j번째 배열요소(V2j) 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하이면, 복수의 속도맵의 배열요소들 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하인 것으로 판단할 수 있다.
추정부(220)는 배열요소들 간의 차이가 허용오차 이내인 경우, 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 목표 객체의 속도를 추정할 수 있다. 예컨대, 제1 속도맵의 i번째 배열요소(V1i), 제2 속도맵의 j번째 배열요소(V2j) 및 제3 속도맵의 k번째 배열요소(V3k) 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하이면, 추정부(220)는 제1 속도맵의 i번째 배열요소(V1i), 제2 속도맵의 j번째 배열요소(V2j) 또는 제3 속도맵의 k번째 배열요소(V3k)를 N 번째 프레임에서의 목표 객체의 상대속도로 추정할 수 있다. 다른 실시예에서, 추정부(220)는 제1 속도맵의 i번째 배열요소(V1i), 제2 속도맵의 j번째 배열요소(V2j) 및 제3 속도맵의 k번째 배열요소(V3k)의 평균을 목표 객체의 상대속도로 추정할 수도 있다.
표 2는 기준속도 및 분명한 최대속도가, N 번째 프레임에서 각각 3 m/s 및 28 m/s이고, (N+1) 번째 프레임에서 각각 3.5 m/s 및 29 m/s이고, (N+2) 번째 프레임에서 각각 4.8 m/s 및 30 m/s인 경우에, 생성되는 제1 내지 제3 속도맵을 예시한 표이다.
제1 속도맵 제2 속도맵 제3 속도맵
i 배열요소 j 배열요소 k 배열요소
1 3 1 3.5 1 4.8
2 3 - 0.5*28 = -11.0 2 3.5 - 0.5*29 = -11.0 2 4.8 - 0.5*30 = -10.2
3 3 - 1.0*28 = -25.0 3 3.5 - 1.0*29 = -25.5 3 4.8 - 1.0*30 = -25.2
4 3 - 1.5*28 = -39.0 4 3.5 - 1.5*29 = -40.0 4 4.8 - 1.5*30 = -40.2
5 3 - 2.0*28 = -53.0 5 3.5 - 2.0*29 = -54.5 5 4.8 - 2.0*30 = -55.2
이때, 제1 속도맵의 3번째 배열요소(V13), 제2 속도맵의 3번째 배열요소(V23) 및 제3 속도맵의 3번째 배열요소(V33) 간의 차이가 기설정된 허용오차 0.5m/s 이하가 되며, 추정부(220)는 -25 m/s, -25.5 m/s 및 -25.2 m/s 중 어느 하나를 목표 객체의 상대속도로 추정하거나, -25 m/s, -25.5 m/s 및 -25.2 m/s의 평균을 목표 객체의 상대속도로 추정할 수 있다.
추정부(220)는 복수의 속도맵의 배열요소 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 될 때까지, 비교 대상이 되는 배열요소의 인덱스 조합 {i, j, k}을 변경할 수 있다. 예컨대, 제1 조합에 대응하는 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차를 초과하는 경우, 추정부(220)는 리스트에서 제1 조합의 다음 순서로서 정의된 제2 조합에 대응하는 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교할 수 있다.
이에 따라, 추정부(220)는 인덱스 조합의 발생 빈도 순위에 기초하여, 발생 빈도가 높은 인덱스 조합에 대응하는 배열요소들을 먼저 비교할 수 있다.
이를 위해, 순서 결정장치(120)는, 하나 이상의 데이터 셋을 분석하여, 복수의 인덱스 조합의 발생 빈도를 분석하고, 인덱스 조합들 간의 순서를 정의한 리스트를 생성할 수 있다.
도 3에 도시되듯이, 본 개시의 일 실시예에 따른 순서 결정장치(120)는 데이터 획득부(300), 속도맵 생성부(310), 요소 비교부(320) 및 빈도 분석부(330)를 전부 또는 일부 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 순서 결정장치(120)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 순서 결정장치(120)의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 하나 이상의 프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
데이터 획득부(300)는 정답속도 및 레이더 계측정보에 대한 하나 이상의 데이터 셋을 획득하도록 구성된다. 데이터 획득부(300)는 연속하는 복수의 프레임에서의 정답속도 및 레이더 계측정보를 포함하는 데이터 셋을 획득할 수 있다. 여기서, 정답속도는 각 프레임에서의 목표 객체의 실제 상대속도로, 차량에 RT 장비 등을 탑재하여 측정한 값일 수 있다.
속도맵 생성부(310)는 데이터 셋 내 각 프레임의 레이더 계측정보를 이용하여, 속도맵을 구성할 수 있다. 속도맵 생성부(310)의 동작은, 앞서 설명된 속도 추정장치(104)에 포함된 속도맵 생성부(210)의 동작에 대응될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
요소 비교부(320)는 정답속도와 복수의 속도맵의 배열요소를 비교할 수 있다. 예컨대, 요소 비교부(320)는 N 번째(N은 자연수) 프레임의 정답속도와 시간의 흐름 상 연속하는 N 프레임 내지 N+2 번째 프레임의 속도맵의 배열요소들을 비교할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 N 번째 프레임의 속도맵을 제1 속도맵, N+1 번째 프레임의 속도맵을 제2 속도맵, N+2 번째 프레임의 속도맵을 제3 속도맵이라 지칭한다.
요소 비교부(320)는 정답속도와 복수의 속도맵의 배열요소 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 되는지 확인할 수 있다. 예컨대, 요소 비교부(320)는 정답속도, 제1 속도맵의 배열요소들 중 어느 하나, 제2 속도맵의 배열요소들 중 어느 하나 및 제3 속도맵의 배열요소들 중 어느 하나 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 되는지 확인할 수 있다.
요소 비교부(320)는 비교 대상이 되는 배열요소의 인덱스 조합 {i, j, k}을 순차적으로 변경하며, 정답속도와 인덱스 조합에 대응하는 배열요소들 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 되는지 확인할 수 있다. 예컨대, 요소 비교부(320)는 인덱스 조합을 {1, 1, 1}, {1, 1, 2}, {1, 1, 3}, ... {5, 5, 5}의 순으로 순차적으로 변경하며 정답속도와 인덱스 조합에 대응하는 배열요소들 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 되는 인덱스 조합을 찾을 수 있다.
빈도 분석부(330)는 하나 이상의 데이터 셋 내의 모든 프레임들에 대해, 정답속도와 인덱스 조합에 대응하는 배열요소들 간의 차이가 기설정된 허용오차 이하가 되는 횟수(이하, 발생 횟수)를 카운트한다. 예컨대, 특정 데이터 셋 내의 N 번째 프레임의 정답속도가 -25.0 m/s 이고, 제1 내지 제3 속도맵이 표 2와 같은 배열요소들을 가지는 경우, 빈도 분석부(330)는 인덱스 조합 {3, 3, 3}의 발생 횟수를 증가킬 수 있다.
빈도 분석부(330)는 획득한 모든 데이터 셋에 대해, 각 인덱스의 조합의 발생빈도를 분석한다. 속도맵의 수가 3개이고, 각 속도맵을 구성하는 배열요소의 수가 5개라 가정할 때, 인덱스 조합의 경우의 수는 53=125이다.
표 3은 일 실시예에 따른 소정의 데이터 셋 10개에 대해, 배열요소의 인덱스의 조합들 중 일부의 발생 횟수를 예시한 표이다. 모든 데이터 셋에서 발생 횟수가 0회인 인덱스 조합의 경우, 발생 횟수를 공란으로 표현하였다.
Figure pat00001
예를 들어, 표 3을 참조하면, 제1 데이터 셋에서, 정답속도, 제1 속도맵의 첫번째 배열요소, 제2 속도맵의 첫번째 배열요소 및 제3 속도맵의 첫번째 배열요소 간의 차이가 허용오차 이하가 되는 경우의 발생 횟수는 1092회이다. 정답속도, 제1 속도맵의 첫번째 배열요소, 제2 속도맵의 첫번째 배열요소 및 제3 속도맵의 두번째 배열요소 간의 차이가 허용오차 이하가 되는 경우의 발생 횟수는 5회이다.
표 4은 표 3의 인덱스 조합들을 발생 빈도가 높은 순으로 정렬한 리스트의 일부를 예시한 표이다.
Figure pat00002
표 5는 다른 실시예에 따른 소정의 데이터 셋 28개에 대해, 배열요소의 인덱스 조합들 중 일부의 발생 횟수를 예시한 표이다. 마찬가지로 모든 데이터 셋에서 발생 횟수가 0회인 인덱스 조합의 경우, 발생 횟수를 공란으로 표현하였다.
Figure pat00003
예를 들어, 표 5를 참조하면, 제1 데이터 셋에서, 정답속도, 제1 속도맵의 첫번째 배열요소, 제2 속도맵의 첫번째 배열요소 및 제3 속도맵의 첫번째 배열요소 간의 차이가 허용오차 이하가 되는 경우의 발생 횟수는 1331회이다. 정답속도, 제1 속도맵의 첫번째 배열요소, 제2 속도맵의 첫번째 배열요소 및 제3 속도맵의 두번째 배열요소 간의 차이가 허용오차 이하가 되는 경우의 발생 횟수는 9회이다.
표 6는 표 5의 인덱스 조합을 발생 빈도가 높은 순으로 정렬한 리스트의 일부를 예시한 표이다.
Figure pat00004
표 3 및 표 5에 나타난 바와 같이, 정답속도와 해당 인덱스 조합에 대응하는 배열요소 간의 차이가 허용오차 이하가 되는 경우가 발생하지 않는 인덱스 조합이 많으며, 정답속도와 모든 속도맵의 1번째 배열요소 간의 차이가 허용오차 이하가 되는 경우가 대다수인 것을 알 수 있다.
또한, 표 4 및 표 6에 나타나는 바와 같이, 인덱스의 조합의 발생 빈도 순위와 인덱스 조합의 순번이 상이함을 알 수 있다. 따라서, 인덱스 조합의 순번에 따른 순차적 비교는 매우 비효율적임을 알 수 있다. 예컨대, 표 4를 참조하면, 정답속도와 제1 속도맵의 제1 배열요소, 제2 속도맵의 제1 배열요소 및 제3 속도맵의 제1 배열요소 간의 속도 값 차이가 기설정된 허용오차를 초과하는 경우, 다음 연산으로 제1 속도맵의 제1 배열요소, 제2 속도맵의 제1 배열요소 및 제3 속도맵의 제2 배열요소를 정답속도와 비교하는 것보다 제1 속도맵의 제2 배열요소, 제2 속도맵의 제2 배열요소 및 제3 속도맵의 제2 배열요소를 정답속도와 비교하는 것이 더 효율적일 수 있다.
이러한 점에 기인하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 빈도 분석부(330)는 인덱스 조합의 발생 빈도 순위를 속도 추정장치(104)에게 제공하여, 발생 빈도가 높은 인덱스 조합에 대한 비교 연산을 우선하여 수행하도록 할 수 있다.
한편, 표 3 내지 표 5는 특정 데이터 셋들의 분석 결과로, 인덱스의 조합들의 발생 빈도는 구현예에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시된 방법은, 전술한 속도 추정장치(104) 또는 이를 탑재한 차량(100)에 의해 수행될 수 있으므로, 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
속도 추정장치(104)는 연속하는 복수의 프레임의 위치정보 간 차이가 기설정된 거리 이내인지 확인하여(S400), 해당 복수의 프레임에 대한 목표 객체의 속도 추정 여부를 결정한다. 예컨대, 연속하는 복수의 프레임의 위치정보 간 차이가 기설정된 거리를 초과하는 경우, 해당 프레임들에 대한 속도 추정을 위한 비교 연산을 수행하지 않는다.
속도 추정장치(104)는 레이더 계측정보를 이용하여 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성한다(S410). 여기서, 각 속도맵을 구성하는 각각의 배열요소는, 레이더 계측정보에 포함된 기준속도와 분명한 최대속도(maximum unambiguous velocity) 간의 가중치 합(weighted sum)에 의하여 산출될 수 있다.
속도 추정장치(104)는 생성된 복수의 속도맵의 인덱스 조합들 간의 순서가 기정의된 리스트를 호출한다(S420). 여기서, 인덱스의 조합들 간의 순서는, 기 저장된 계측정보 데이터 셋으로부터 각각의 인덱스의 조합에 대한 발생빈도를 분석하여 결정된 순서일 수 있다.
속도 추정장치(104)는 리스트의 상의 순서에 따라 결정된 비교대상 조합에 대응하는 복수의 속도맵의 배열요소를 비교한다(S430). 예컨대, 속도 추정장치(104)는 리스트에 포함된 어느 하나의 조합(이하 '제1 조합')에 대응하는 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교할 수 있다.
속도 추정장치(104)는 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차 이내인지 여부를 판단한다(S440).
속도 추정장치(104)는 배열요소들 간의 차이가 허용오차 이내인 경우, 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 목표 객체의 속도를 추정한다(S450). 예컨대, 속도 추정장치(104)는 배열요소들 중 어느 하나를 목표 객체의 속도로 추정하거나, 배열요소들의 평균을 목표 객체의 속도로 추정할 수 있다.
반면, 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차를 초과하면, 속도 추정장치(104)는 리스트에서 상의 순서에 따라 비교대상 조합을 재결정하고, 해당 비교대상 조합에 대응하는 복수의 속도맵의 배열요소를 비교한다(S430). 예컨대, 속도 추정장치(104)는 리스트 상에서 제1 조합의 다음 순서로서 정의된 제2 조합에 대응하는 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 순서 결정방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시된 방법은, 전술한 순서 결정장치(120) 또는 이를 탑재한 차량(100)에 의해 수행될 수 있으므로, 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
순서 결정장치(120)는 정답속도 및 레이더의 계측정보에 대한 하나 이상의 데이터 셋을 획득한다(S500).
순서 결정장치(120)는 데이터 셋 내 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성한다(S510).
순서 결정장치(120)는 정답속도 및 복수의 속도맵 내의 배열요소들을 비교하여, 정답속도 및 배열요소들 간의 차이가 기설정된 허용오차 이내가 되는 인덱스의 조합을 도출한다(S520).
순서 결정장치(120)는 획득한 모든 데이터 셋에 대해, 각 인덱스의 조합의 발생빈도를 분석한다(S530).
순서 결정장치(120)는 인덱스의 조합들 간의 순서를 발생빈도 순으로 정렬한 리스트 생성한다(S540).
표 7은 비교 실시예에 따른 속도 추정방법과, 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정방법의 연산시간을 보여준다. 이를 위해, MATLAB(R2020b기준)이 제공하는 tic toc 함수를 통해 3개의 프레임으로 속도를 찾는 수행을 1회 실시하여 결과물이 출력될 때까지의 연산시간을 측정하였다.
연산시간
타 속도 계산 알고리즘 0.106590초
순차적 반복문 검색 0.024638초
본 개시 0.012664초
표 7을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 속도 추정방법을 이용하는 경우, 연산시간을 비교 실시예 대비 10배 정도 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 개시의 일 실시예에 따르면, 레이더의 계측정보를 기반으로 발생빈도를 분석하고 가장 많이 발생하는 순서로 가장 빠르게 속도 값을 도출할 수 있으므로, 생산성과 성능이 향상되며, 수행 시간의 감소와 이를 통한 수행 비용 절감이 가능하다.
본 발명에 따른 장치 또는 방법의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 디지털 전자 회로, 집적회로, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현예들은 프로그래밍가능 시스템 상에서 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현되는 것을 포함할 수 있다. 프로그래밍가능 시스템은, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 그리고 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령들을 전송하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그래밍가능 프로세서(이것은 특수 목적 프로세서일 수 있거나 혹은 범용 프로세서일 수 있음)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램들(이것은 또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 혹은 코드로서 알려져 있음)은 프로그래밍가능 프로세서에 대한 명령어들을 포함하며 "컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체"에 저장된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등의 비휘발성(non-volatile) 또는 비일시적인(non-transitory) 매체일 수 있으며, 또한 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 속도 추정 시스템

Claims (10)

  1. 레이더를 이용하여 목표 객체의 속도를 추정하는 방법으로서,
    레이더 계측정보를 이용하여 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성하는 과정;
    복수의 상기 속도맵의 인덱스의 조합들 간의 순서가 기 정의된 리스트를 호출하는 과정;
    상기 리스트에 포함된 어느 하나의 조합(이하 '제1 조합')에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교함으로써, 상기 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차 이내인지 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 배열요소들 간의 차이가 상기 허용오차 이내인 경우, 상기 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 상기 목표 객체의 속도를 추정하는 과정
    을 포함하는 속도 추정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속도맵에 포함된 각각의 배열요소는,
    상기 레이더 계측정보에 포함된 기준속도와 분명한 최대속도(maximum unambiguous velocity) 간의 가중치 합(weighted sum)에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 속도 추정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조합에 대응하는 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차를 초과하면, 상기 리스트에서 상기 제1 조합의 다음 순서로서 정의된 제2 조합에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교하는 과정을 추가로 포함하는 속도 추정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 생성하는 과정 이전에,
    상기 레이더 계측정보에 포함된 위치정보에 기초하여, 상기 연속하는 복수의 프레임에 대한 상기 목표 객체의 속도 추정 여부를 결정하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 추정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리스트에 포함된 상기 인덱스의 조합들 간의 순서는,
    기 저장된 계측정보 데이터셋으로부터 각각의 상기 인덱스의 조합에 대한 발생빈도를 분석하여 결정되는 것을 특징으로 하는 속도 추정방법.
  6. 레이더를 이용하여 목표 객체의 속도를 추정하는 장치로서,
    레이더 계측정보를 이용하여 연속하는 복수의 프레임에 대한 속도맵을 각각 생성하는 속도맵 생성부; 및
    복수의 상기 속도맵의 인덱스의 조합들 간의 순서가 기 정의된 리스트를 호출하고, 상기 리스트에 포함된 어느 하나의 조합(이하 '제1 조합')에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교함으로써, 상기 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차 이내인지 여부를 판단하고, 상기 배열요소들 간의 차이가 상기 허용오차 이내인 경우, 상기 배열요소들 중에서 적어도 하나를 기초로 상기 목표 객체의 속도를 추정하는 추정부
    를 포함하는 속도 추정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 속도맵에 포함된 각각의 배열요소는,
    상기 레이더 계측정보에 포함된 기준속도와 분명한 최대속도(maximum unambiguous velocity) 간의 가중치 합(weighted sum)에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 속도 추정장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 추정부는,
    상기 제1 조합에 대응하는 배열요소들 간의 차이가 기 설정된 허용오차를 초과하면, 상기 리스트에서 상기 제1 조합의 다음 순서로서 정의된 제2 조합에 대응하는 상기 복수의 속도맵의 배열요소들을 서로 비교하는 속도 추정장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 레이더 계측정보에 포함된 위치정보에 기초하여, 상기 연속하는 복수의 프레임에 대한 상기 목표 객체의 속도 추정 여부를 결정하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 추정장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 리스트에 포함된 상기 인덱스의 조합들 간의 순서는,
    기 저장된 계측정보 데이터셋으로부터 각각의 상기 인덱스의 조합에 대한 발생빈도를 분석하여 결정되는 것을 특징으로 하는 속도 추정장치.
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